继成功实现将航天员送上地球轨道、踏上月球、建立空间站的历史壮举后，建设月球基地、登陆火星、遨游星际又成为21世纪人类共同的梦想。针对建设月球基地和探索火星的任务需求，美国航空航天局对长期空间飞行中的风险大小进行排序，其中空间骨丢失位列各种风险因素之首。空间骨丢失成为制约人类进军深空的瓶颈因素，也是建设月球基地和探索火星之前必须解决的影响航天员安全健康的问题。

　　（1）空间骨丢失的表现

　　在失重环境中，作用于人体腿骨、脊椎骨等承重骨的压力骤减，同时，肌肉的运动减少，对骨骼的刺激相应减弱，骨骼血液供应也相应减少，导致骨质大量脱钙并经肾脏排出体外，这就是所谓的空间骨丢失。空间骨丢失是最令航天医学专家头疼的航天员健康问题。表6-2列出了空间骨丢失的临床表现与危害。

　　在美国和俄罗斯的历次长期太空飞行任务中，空间骨丢失问题一直困扰着航天员。针对空间骨丢失问题，美俄两国的航天医学专家都收集了一定的研究数据，如表6-3所示。俄罗斯航天员在和平号空间站上曾试验过多种对抗措施，如每天进行两个小时的跑步运动，穿企鹅服给予人工加载，以及服用特殊药物等，但这些措施都未能完全解决骨丢失问题。失重所导致的骨丢失随飞行时间的延长而持续进行，而且这种骨质疏松一旦形成，回到地面重力环境后也难以逆转。

　　（2）空间骨丢失的原因

　　长期空间飞行可导致航天员发生多种病理生理变化。虽然失重在机体病理生理方面的表现多种多样，但归根结底空间环境影响的是细胞、分子及基因表达，其作用均是通过细胞个体、细胞内部和细胞间的相互作用反映出来的。

　　要了解导致空间骨丢失的原因，首先要认识骨组织。骨组织构成的骨骼系统是人体的支架，具有支撑身体、保护脏器、维持运动等功能。骨组织由包括骨原细胞、成骨细胞、骨细胞和破骨细胞在内的细胞和细胞间质组成。骨细胞间质即骨基质，主要由有机质的骨胶原纤维和无机质的骨钙盐组成。骨胶原纤维的功能是使骨具有韧性，骨钙盐则沉积于骨胶原纤维中，使骨具有坚硬度。

　　人体的骨结构始终处于新陈代谢之中。来源于骨原细胞的成骨细胞向周围分泌基质和纤维，促进新生骨的形成；破骨细胞则分泌H+和溶酶体酶降解骨质。正是通过成骨细胞和破骨细胞持续的相互作用，骨骼系统才处于不断除旧建新的动态平衡中。

　　进入失重环境后，骨骼系统这种适应于地球1g重力环境的特有平衡被打破，成骨细胞功能活动受到明显的抑制，由此引发了一系列的骨丢失效应……来自体外培养的细胞和动物实验结果表明，微重力可以通过阻抑促进成骨细胞分化成熟的相关基因和蛋白表达，使与成骨活性相关的蛋白表达下调，抑制成骨细胞分化成熟，细胞骨基质形成能力下降，成骨活性降低，如骨钙素、α2（I）型前胶原、前列腺素E2（PGE2）、环氧化酶-2（COX-2）等。

　　科研人员通过基因工程技术构建出一种带有绿色荧光标记的细胞系，绿色荧光强度可以直接观察骨成熟相关基因的启动子活性。实验证明，微重力环境对成骨细胞特定基因和蛋白表达有抑制作用。正是由于这种抑制作用，成骨细胞活性才会受到抑制，最终发展成为空间骨丢失。

　　早在1999年，中国航天员中心的课题组就通过与欧空局的合作，在Photon-12返回式卫星上成功进行了成骨细胞空间搭载飞行实验，研究了空间飞行对成骨细胞的影响，对其机理的深入研究，目前仍在进行中。